JP3744940B2

JP3744940B2 - Liquid crystal composition and liquid crystal display element

Info

Publication number: JP3744940B2
Application number: JP53233896A
Authority: JP
Inventors: 兼詞寺島; 房幸竹下; 均山本; 浩明川宿田
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2016-02-01
Also published as: TW424108B; EP0770663A1; EP0770663A4; CN1152331A; US5779933A; WO1996034071A1

Description

技術分野
本発明は、液晶表示用の液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式の液晶表示用のネマチック液晶組成物およびこれを用いる液晶表示素子に関する。
背景技術
近年の情報機器、特に携帯用端末機器の発達に伴い、従来のＣＲＴ並みの表示容量と表示品質をもち、小型、薄型、かつ低消費電力の表示素子に対する要求が高くなってきている。このため現在は表示方式としてスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方式を用いた液晶表示が主流となっている。この方式は、1984年にシェーファー（T. J. Scheffer）らによって提案されたものであり、従来液晶表示として広く使われていたねじれ角が90度のツイステッドネマチック（ＴＮ）方式の限界を打ち破った画期的なものである。即ち、ねじれ角を180〜270度の間に設定することにより、液晶セルの複屈折効果を利用して、90度のＴＮ方式よりもかなり良好なコントラストと広い視野角がえられること、並びにデューティ数を拡大しても（〜1/480デューティ）表示品質の低下を伴わないことが報告されている（例えば、T. J. Schefferら：Appl.Phys.Lett.,45(1984)1021参照）。
現在、このＳＴＮ方式に使われる液晶材料に求められている課題としては、高コントラストを得るために電気光学特性が急峻であること、高速応答性を得るために粘性が低いこと、バックライトの熱分布の影響による表示ムラのない均一な表示画面を得るためにしきい値電圧の温度依存性が小さいこと（そのためにはＮＩ転移温度が高いこと）、あるいはパネルの組立などの工程で取り込まれた異物などによる表示画面の表示ムラ並びに長時間点灯により生じる表示画面の焼き付き（残像）現象などの表示不良をなくすために電圧保持率が低いこと、またパネル製造の歩留まりを上げるためにｄ／ｐマージンが広いこと（そのためにはプレティルトが高いこと）などが挙げられる。
発明の開示
しかしながら、今まで高コントラスト、低粘性についての液晶組成物は種々検討されているが（特開平５−１２５３６３号公報など参照）、満足する液晶組成物の調製は困難であった。本発明は高コントラスト、高速応答性、表示ムラのない均一な表示画面を兼ね備え、製造歩留まりの高い液晶表示素子および前記特性を実現せしめる液晶組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、これらの課題を解決すべく、鋭意検討した結果、ＳＴＮ方式に使用する場合にこの目的を達成できる液晶組成物を見い出した。
本発明の液晶組成物はつぎの構成からなる。
（１）第一成分として一般式（Ｉ−ａ）および（Ｉ−ｂ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１〜１５重量％、第二成分として一般式（II）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を８〜４０重量％、第三成分として一般式（III）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１０〜３０重量％、および第四成分として一般式（IV−ａ）、（IV−ｂ）、（IV−ｃ）および（IV−ｄ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物を１０〜４５重量％含有することにからなる液晶組成物。
〔ただし、第一成分は、一般式（Ｉ−ａ）

（式中、Ｒ¹は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物または一般式（Ｉ−ｂ）

（式中、Ｒ²は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物であり、
第二成分は、一般式（II）

（式中、Ｒ³は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）
で表される化合物であり、
第三成分は、一般式（III）

（式中、Ｒ⁴は炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示し、Ｒ⁵は炭素数２〜１０のアルケニル基またはアルケニルオキシ基を示す。）
で表される化合物であり、
第四成分は、一般式（IV−ａ）

（式中、Ｒ⁶は炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、Ｒ⁷は炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
で表される化合物または一般式（IV−ｂ）

（式中、Ｒ⁸は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ⁹は炭素数２〜１０のアルケニル基またはアルケニルオキシ基を示す。）
で表される化合物または一般式（IV−ｃ）

（式中、Ｒ¹⁰は炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、Ｒ¹¹は炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を示す。）
で表される化合物または一般式（IV−ｄ）

（式中、Ｒ¹²は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ¹³は炭素数２〜１０のアルコキシアルキル基を示す。）
で表される化合物である。〕。
（２）（１）項の液晶組成物において、第五成分として一般式（Ｖ）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物をさらに５〜２５重量％含有することからなる液晶組成物、
〔ただし、第五成分は一般式（Ｖ）

（式中、Ｒ¹⁴は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、Ｘは単結合または−ＣＯＯ−を示す。）
で表される化合物である。〕。
（３）（１）項または（２）項の液晶組成物において、第六成分として一般式（VI）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物をさらに１〜１０重量％含有することからなる液晶組成物、
〔ただし、第六成分は一般式（VI）

（式中、Ｒ¹⁵は炭素数２〜１０のアルコキシアルキル基を示す。）
で表される化合物である。〕。
（４）（１）〜（３）項のいずれか一項記載の液晶組成物において、第七成分として一般式（VII）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物をさらに１〜１５重量％含有することからなる液晶組成物、
〔ただし、第七成分は一般式（VII）

（式中、Ｒ¹⁶およびＲ¹⁷はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。）
で表される化合物である。〕。
（５）（１）〜（４）項のいずれか一項記載の液晶組成物において、第八成分として一般式（VIII）で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物をさらに１〜１０重量％含有することからなる液晶組成物、
〔ただし、第八成分は一般式（VIII）

（式中、Ｒ¹⁸は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し、Ｒ¹⁹は炭素数１〜１０のアルキル基を示す。）
で表される化合物である。〕。
（６）（１）〜（５）項のいずれか一項記載の液晶組成物において、一般式（Ｉ−ａ）において、Ｒ¹は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物、
一般式（Ｉ−ｂ）において、Ｒ²は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物、
一般式（II）において、Ｒ³は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、ＣＨ₃−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−で表される化合物、
一般式（III）において、Ｒ⁴は炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基、Ｒ⁵は−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₃、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ₃、−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂または−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃で表される化合物、
一般式（IV−ａ）において、Ｒ⁶はＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｒ⁷は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物、
一般式（IV−ｂ）において、Ｒ⁸は炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ⁹は−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂または−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃で表される化合物、
一般式（IV−ｃ）において、Ｒ¹⁰はＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｒ¹¹は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物、
一般式（IV−ｄ）において、Ｒ¹²は炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ¹³は炭素数２〜７のアルコキシアルキル基で表される化合物、
一般式（Ｖ）において、Ｒ¹⁴は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｘは単結合または−ＣＯＯ−で表される化合物、
一般式（VI）において、Ｒ¹⁵は炭素数２〜７のアルコキシアルキル基で表される化合物、
一般式（VII）において、Ｒ¹⁶およびＲ¹⁷はそれぞれ独立に炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物、
一般式（VIII）において、Ｒ¹⁸は炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｒ¹⁹は炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物を含有することからなる。本発明の液晶表示素子はつぎの構成からなる。
（７）（１）〜（６）項のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いることからなる液晶表示素子。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の液晶組成物を構成する各成分の化合物について説明する。
第一成分を構成する一般式（Ｉ−ａ）または（Ｉ−ｂ）で表される化合物は非常に大きな正の誘電異方性を有し、かつ電圧保持率が低い化合物である。この第一成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のしきい値電圧の低下、しきい値電圧の温度依存性を小さくすることができまた電圧保持率を低くすることもできる。これらの化合物は、本発明において表示ムラのない均一な表示画面を実現させる液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（Ｉ−ａ）または（Ｉ−ｂ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、Ｒ²が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
第二成分を構成する一般式（II）で表される化合物は正の誘電異方性を有し、かつ弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値が非常に大きな化合物である。この第二成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物の弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値を大きくすることができる。これらの化合物は、本発明において電気化学特性が急峻である液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（II）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ³が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、ＣＨ₃−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−で表される化合物である。
第三成分を構成する一般式（III）で表される化合物は非常に低い粘性を有し、かつ弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値が比較的大きな化合物である。この第三成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物の粘性を低下させ、弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値を大きくすることができる。これらの化合物は、本発明において特に高速応答性を実現する液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（III）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ⁴が炭素数１〜７のアルキル基またはアルコキシ基であり、Ｒ⁵が−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₃、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ₃、−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂または−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃で表される化合物であり、特に好ましい物はＲ⁴が炭素数１〜７のアルキル基であり、Ｒ⁵が−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₃、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−ＣＨ₃で表される化合物である。
第四成分を構成する一般式（IV−ａ）、（IV−ｂ）、（IV−ｃ）または（IV−ｄ）で表される化合物は高いＮＩ転移温度、低い粘性を有し、かつ弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値が比較的大きく、ｄ／ｐマージンが広い化合物である。この第四成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のＮＩ転移温度が高くなり、しきい値電圧の温度依存性を小さくすることができる。また液晶組成物の弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値を大きくし、ｄ／ｐマージンを広くすることもできる。これらの化合物は、本発明において特にＮＩ転移温度が高い液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（IV−ａ）、（IV−ｂ）、（IV−ｃ）または（IV−ｄ）で表される化合物として好ましい物はＲ⁶がＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｒ⁷が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、Ｒ⁸が炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ⁹が−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂または−Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₃で表される化合物であり、Ｒ¹⁰がＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｒ¹¹が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物であり、Ｒ¹²が炭素数１〜７のアルキル基、Ｒ¹³が炭素数２〜７のアルコキシアルキル基で表される化合物である。
第五成分を構成する一般式（Ｖ）で表される化合物は高いＮＩ転移温度を有し、かつしきい値電圧の温度依存性が小さい化合物である。この第五成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のＮＩ転移温度が高くなり、しきい値電圧の温度依存性を小さくすることができる。これらの化合物は、本発明において表示ムラのない均一な表示画面を実現させる液晶組成物を提供するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（Ｖ）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹⁴が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｘが単結合または−ＣＯＯ−で表される化合物である。
第六成分を構成する一般式（VI）で表される化合物は比較的大きな正の誘電異方性を有し、かつｄ／ｐマージンが広い化合物である。この第六成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のｄ／ｐマージンを広くすることができる。これらの化合物は、本発明においてパネル製造の歩留まりを向上するのに重要な役割を担う。本発明の一般式（VI）で表される化合物として好ましい物はＲ¹⁵が炭素数２〜７のアルコキシアルキル基で表される化合物であり、特に好ましい物はＲ¹⁵がＣＨ₃ＯＣＨ₂−、ＣＨ₃ＯＣ₂Ｈ₄−、ＣＨ₃ＯＣ₃Ｈ₆−、ＣＨ₃ＯＣ₄Ｈ₈−またはＣＨ₃ＯＣ₅Ｈ₁₀−で表される化合物である。
第七成分を構成する一般式（VII）で表される化合物は比較的低い粘性を有し、かつΔｎが大きい化合物である。この第七成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のΔｎを任意に調整することができ、かつ粘性を低くすることができる。本発明一般式（VII）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹⁶およびＲ¹⁷がそれぞれ独立に炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
第八成分を構成する一般式（VIII）で表される化合物は高いＮＩ転移温度を有し、かつ弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値が比較的大きな化合物である。この第八成分を他の液晶化合物または液晶組成物に加えることにより、液晶組成物のＮＩ転移温度を高くすることができ、また弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値も大きくすることができる。本発明の一般式（VIII）で表される化合物として好ましい物は、Ｒ¹⁸が炭素数１〜７のアルキル基、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−またはＣＨ₃−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、Ｒ¹⁹が炭素数１〜７のアルキル基で表される化合物である。
本発明の液晶組成物における第一成分の一般式（Ｉ−ａ）または（Ｉ−ｂ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１〜１５％が好ましい。混合割合が１重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧の温度依存性を小さくすることができず、また電圧保持率も低くすることができない。また混合割合が１５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
第二成分の一般式（II）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して８〜４０％が好ましい。混合割合が８重量％未満だと本発明の課題である弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値を大きくすることができない。また混合割合が４０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
第三成分の一般式（III）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１０〜３０％が好ましい。混合割合が１０重量％未満だと本発明の課題である粘性を低くすることができず、弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値を大きくすることもできない。また混合割合が３０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
第四成分の一般式（IV−ａ）、（IV−ｂ）、（IV−ｃ）または（IV−ｄ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１０〜４５％が好ましい。混合割合が１０重量％未満だと本発明の課題であるＮＩ転移温度を高くすることができず、弾性定数比（Ｋ₃₃／Ｋ₁₁）の値を大きくすることもできない。また４５重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
第五成分の一般式（Ｖ）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して５〜２５％が好ましい。混合割合が５重量％未満だと本発明の課題であるしきい値電圧の温度依存性を小さくすることができない。また２５重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
第六成分の一般式（VI）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１〜１０％が好ましい。混合割合が１重量％未満だと本発明の課題であるｄ／ｐマージンを広くすることができない。また１０重量％を超えると得られる液晶組成物の粘性が高くなったりして好ましくない。
第七成分の一般式（VII）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１〜１５％が好ましい。混合割合が１重量％未満だと本発明の課題である粘性を低くすることができない。また１５重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
第八成分の一般式（VIII）で表される化合物の混合割合は、液晶組成物の全重量に対して１〜１０％が好ましい。混合割合が１重量％未満だと本発明の課題であるＮＩ転移温度を高くすることができない。また１０重量％を超えると得られる液晶組成物のしきい値電圧が高くなったりして好ましくない。
本発明の液晶組成物には使用する液晶表示素子の目的に応じて得られる液晶組成物のしきい値電圧、ネマチック相温度範囲、Δｎ、粘性などを調整する目的で上記した一般式（Ｉ−ａ）〜（VIII）で表される化合物以外の他の化合物を本発明の目的を害さない範囲で適当量含有することができる。このような化合物の例として以下の化合物を挙げることができる。

〔上記の式において、Ｒ²⁰は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ²¹または、Ｒ²²はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基、Ｒ²³は炭素数１〜１０のアルキル基、Ｒ²⁴は炭素数１〜１０のアルキル基またはアルコキシ基、Ｒ²⁵またはＲ²⁶はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基を示す。〕
実施例
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。またこれらの例における組成は全て重量％で示される。略号は下記の意味を有する。

実施例１
第一成分〔式（I−ａ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｃ）〕として

第五成分〔式（V）〕として

その他の化合物として

その他の化合物として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ８２．３℃
η ２３．６mPa・s
Ｖｔｈ２．００Ｖ
Δｎ０．１４０
γ １．０３３
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２４０°
ティルト角４°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５
ｄ×Δｎ０．８４
を有するＳＴＮ表示素子は３８５msecの応答時間を示した。また電圧保持率は７５％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例２
第一成分〔式（I−ａ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｄ）〕として

第五成分〔式（V）〕として

第五成分〔式（V）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ８４．９℃
η １８．３mPa・s
Ｖｔｈ２．００Ｖ
Δｎ０．１３９
γ １．０４２
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２４０°
ティルト角４°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５
ｄ×Δｎ０．８３
を有するＳＴＮ表示素子は２９０msecの応答時間を示した。また電圧保持率は６５％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例３
第一成分〔式（I−ｂ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｃ）〕として

第四成分〔式（IV−ｄ）〕として

第六成分〔式（VI）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ７５．２℃
η １９．３mPa・s
Ｖｔｈ２．０２Ｖ
Δｎ０．１３６
γ １．０４３
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２４０°
ティルト角４°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５
ｄ×Δｎ０．８２
を有するＳＴＮ表示素子は２４７msecの応答時間を示した。また電圧保持率は７０％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例４
第一成分〔式（I−ａ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ｃ）〕として

第四成分〔式（IV−ｄ）〕として

第八成分〔式（VIII）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ８５．２℃
η １８．７mPa・s
Ｖｔｈ２．０９Ｖ
Δｎ０．１３７
γ １．０４５
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２４０°
ティルト角４°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５
ｄ×Δｎ０．８２
を有するＳＴＮ表示素子は３２０msecの応答時間を示した。また電圧保持率は７５％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例５
第一成分〔式（I−ａ）〕として

第一成分〔式（I−ｂ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｄ）〕として

第五成分〔式（V）〕として

第五成分〔式（V）〕として

第六成分〔式（VI）〕として

第七成分〔式（VII）〕として

第八成分〔式（VIII）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ１００．５℃
η １８．７mPa・s
Ｖｔｈ２．２２Ｖ
Δｎ０．１３３
γ １．０４５
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２６０°
ティルト角６°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５５
ｄ×Δｎ０．８
を有するＳＴＮ表示素子は２９５msecの応答時間を示した。また電圧保持率は６８％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例６
第一成分〔式（I−ａ）〕として

第一成分〔式（I−ｂ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｃ）〕として

第四成分〔式（IV−ｄ）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ８５．４℃
η １８．５mPa・s
Ｖｔｈ１．９９Ｖ
Δｎ０．１３６
γ １．０４７
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２４０°
ティルト角４°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５
ｄ×Δｎ０．８２
を有するＳＴＮ表示素子は２５８msecの応答時間を示した。また電圧保持率は６５％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例７
第一成分〔式（Ｉ−ａ）〕として

第一成分〔式（Ｉ−ｂ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｂ）〕として

第四成分〔式（IV−ｃ）〕として

第七成分〔式（VII）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ１００．３℃
η １７．１mPa・s
Ｖｔｈ２．３０Ｖ
Δｎ０．１３４
γ １．０４７
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２４０°
ティルト角４°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５
ｄ×Δｎ０．８２
を有するＳＴＮ表示素子は２８８msecの応答時間を示した。また電圧保持率は６５％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
実施例８
第一成分〔式（Ｉ−ａ）〕として

第一成分〔式（Ｉ−ｂ）〕として

第二成分〔式（II）〕として

第三成分〔式（III）〕として

第四成分〔式（IV−ａ）〕として

第四成分〔式（IV−ｂ）〕として

第四成分〔式（IV−ｃ）〕として

第四成分〔式（IV−ｄ）〕として

第七成分〔式（VII）〕として

その他の化合物として

からなる液晶組成物は次のパラメーター；
ＮＩ１０３．８℃
η １８．２mPa・s
Ｖｔｈ２．３５Ｖ
Δｎ０．１３６
γ １．０４２
を有し、そして下記のパラメーター；
ねじれ角２６０°
ティルト角６°
ｄ／ｐ（セル厚／ピッチ）０．５５
ｄ×Δｎ０．８２
を有するＳＴＮ表示素子は２７７msecの応答時間を示した。また電圧保持率は６３％であり、表示不良もなく焼き付け現象も観察されなかった。
産業上の利用可能性
本発明によって電気光学特性が急峻であり、低粘性の液晶組成物が得られ、これにより高コントラスト、高速応答性、表示ムラのない均一な表示画面を兼ね備え、製造歩留まりの高いＳＴＮ方式の液晶表示素子を提供することが可能になった。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal composition for liquid crystal display and a liquid crystal display element using the same. More specifically, the present invention relates to a nematic liquid crystal composition for liquid crystal display of a super twisted nematic (STN) system and a liquid crystal display element using the same.
BACKGROUND ART With the recent development of information equipment, particularly portable terminal equipment, there is an increasing demand for a display element that has a display capacity and display quality comparable to that of a conventional CRT, and that is small, thin, and has low power consumption. For this reason, at present, liquid crystal displays using the super twisted nematic (STN) system are the mainstream. This method was proposed by TJ Scheffer et al. In 1984 and breakthrough the twisted nematic (TN) method, which has a twist angle of 90 degrees, which has been widely used as a liquid crystal display. It is a thing. That is, by setting the twist angle between 180 and 270 degrees, the birefringence effect of the liquid crystal cell can be used to obtain a considerably better contrast and a wider viewing angle than the TN system of 90 degrees, and the duty cycle. It has been reported that increasing the number (˜1 / 480 duty) does not involve a reduction in display quality (see, for example, TJ Scheffer et al .: Appl. Phys. Lett., 45 (1984) 1021).
Currently, the liquid crystal materials used in this STN method are required to have a sharp electro-optic characteristic to obtain a high contrast, a low viscosity to obtain a high-speed response, and the heat of the backlight. In order to obtain a uniform display screen with no display unevenness due to the influence of distribution, the temperature dependence of the threshold voltage is small (for this purpose, the NI transition temperature is high), or foreign matter taken in in the process of panel assembly The voltage holding ratio is low in order to eliminate display defects such as display unevenness of the display screen due to the display and the burn-in (afterimage) phenomenon of the display screen caused by long-time lighting, and the d / p margin is increased to increase the yield of panel manufacturing. It is wide (for that purpose, pretilt is high).
DISCLOSURE OF THE INVENTION However, various liquid crystal compositions with high contrast and low viscosity have been studied so far (see, for example, JP-A-5-125363), but it has been difficult to prepare a satisfactory liquid crystal composition. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having a high contrast, high speed response, and a uniform display screen with no display unevenness, having a high production yield, and a liquid crystal composition capable of realizing the above characteristics.
As a result of intensive studies to solve these problems, the present inventors have found a liquid crystal composition that can achieve this object when used in the STN method.
The liquid crystal composition of the present invention has the following constitution.
(1) 1 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by general formulas (Ia) and (Ib) as the first component and general formula (2) as the second component II) at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by general formula (III) as a third component at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by II) At least selected from the group consisting of compounds represented by formulas (IV-a), (IV-b), (IV-c) and (IV-d) as a fourth component A liquid crystal composition comprising 10 to 45% by weight of one compound.
[However, the first component is represented by the general formula (Ia)

(In the formula, R ¹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
Or a compound represented by the general formula (Ib)

(In the formula, R ² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
A compound represented by
The second component is represented by the general formula (II)

(In the formula, R ³ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
A compound represented by
The third component is represented by the general formula (III)

(In the formula, R ⁴ represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and R ⁵ represents an alkenyl group or alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms.)
A compound represented by
The fourth component is represented by the general formula (IV-a)

(In the formula, R ⁶ represents an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R ⁷ represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.)
Or a compound represented by the general formula (IV-b)

(In the formula, R ⁸ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R ⁹ represents an alkenyl group or alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms.)
Or a compound represented by the general formula (IV-c)

(In the formula, R ¹⁰ represents an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R ¹¹ represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.)
Or a compound represented by the general formula (IV-d)

(In the formula, R ¹² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R ¹³ represents an alkoxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
It is a compound represented by these. ].
(2) The liquid crystal composition according to item (1) further contains 5 to 25% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (V) as the fifth component. Liquid crystal composition,
[However, the fifth component is represented by the general formula (V)

(In the formula, R ¹⁴ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and X represents a single bond or —COO—.)
It is a compound represented by these. ].
(3) In the liquid crystal composition of (1) or (2), at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (VI) as the sixth component is further added in an amount of 1 to 10% by weight. A liquid crystal composition comprising:
[However, the sixth component is the general formula (VI)

(In the formula, R ¹⁵ represents an alkoxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
It is a compound represented by these. ].
(4) In the liquid crystal composition according to any one of items (1) to (3), at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (VII) is further added as the seventh component A liquid crystal composition comprising 1 to 15% by weight,
[However, the seventh component is represented by the general formula (VII)

(In the formula, R ¹⁶ and R ¹⁷ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
It is a compound represented by these. ].
(5) In the liquid crystal composition according to any one of items (1) to (4), at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (VIII) is further added as the eighth component. A liquid crystal composition comprising 1 to 10% by weight,
[However, the eighth component is represented by the general formula (VIII)

(In the formula, R ¹⁸ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R ¹⁹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
It is a compound represented by these. ].
(6) In the liquid crystal composition according to any one of items (1) to (5), in general formula (Ia), R ¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (Ib), R ² is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In formula (II), R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon _{_{atoms, CH 2 = CH-, CH 3}} -CH = CH-, CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -, CH 3 -CH 2 -CH ₂ -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2 - compounds represented by,
In the general formula (III), R ⁴ is an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁵ is —CH═CH ₂ , —CH═CH—CH ₃ , —CH ₂ —CH ₂ —CH═CH _2. _{_{, -CH 2 -CH 2 -CH = CH}} -CH 3, -CH = CH-CH 2 -CH 3, -CH = CH-CH 2 -CH 2 -CH 3, -O-CH 2 -CH = CH 2 or a compound represented by _{-O-CH 2 -CH = CH-} CH 3,
In the general formula (IV-a), R ⁶ is CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH— or CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁷ is an alkyl group having 1 to ⁷ carbon atoms. The compound represented,
In the general formula (IV-b), R ⁸ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R ⁹ is represented by —O—CH ₂ —CH═CH ₂ or —O—CH ₂ —CH═CH—CH _3. Compounds,
In the general formula (IV-c), R ¹⁰ represents CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH _2. -, R ¹¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (IV-d), R ¹² is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ¹³ is a compound represented by an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms,
In the general formula (V), R ¹⁴ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. CH—CH ₂ —CH ₂ —, X is a compound represented by a single bond or —COO—,
In the general formula (VI), R ¹⁵ is a compound represented by an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms,
In the general formula (VII), R ¹⁶ and R ¹⁷ are each independently a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (VIII), R ¹⁸ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ¹⁹ comprises a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms. The liquid crystal display element of the present invention has the following configuration.
(7) A liquid crystal display device comprising the liquid crystal composition according to any one of items (1) to (6).
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, compounds of each component constituting the liquid crystal composition of the present invention will be described.
The compound represented by the general formula (Ia) or (Ib) constituting the first component is a compound having a very large positive dielectric anisotropy and a low voltage holding ratio. By adding this first component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the threshold voltage of the liquid crystal composition can be lowered, the temperature dependence of the threshold voltage can be reduced, and the voltage holding ratio can be lowered. You can also. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that realizes a uniform display screen without display unevenness in the present invention. A preferable compound represented by the general formula (Ia) or (Ib) of the present invention is a compound in which R ¹ is represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R ² is a carbon number. It is a compound represented by the alkyl group of 1-7.
The compound represented by the general formula (II) constituting the second component is a compound having a positive dielectric anisotropy and a very large elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ). By adding this second component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) of the liquid crystal composition can be increased. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition having sharp electrochemical characteristics in the present invention. Preferred compounds represented by the general formula (II) of the present invention are those in which R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. _{_{_{2 -CH 2 -, CH 3 -CH}}} 2 -CH 2 -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2 - is a compound represented by.
The compound represented by the general formula (III) constituting the third component has a very low viscosity and has a relatively large elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ). By adding this third component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the viscosity of the liquid crystal composition can be reduced, and the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) can be increased. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that achieves particularly high-speed response in the present invention. In a preferred compound represented by the general formula (III) of the present invention, R ⁴ is an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, and R ⁵ is —CH═CH ₂ , —CH═CH—CH. ₃ , —CH ₂ —CH ₂ —CH═CH ₂ , —CH ₂ —CH ₂ —CH═CH—CH ₃ , —CH═CH—CH ₂ —CH ₃ , —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ — A compound represented by CH ₃ , —O—CH ₂ —CH═CH ₂ or —O—CH ₂ —CH═CH—CH ₃ , and particularly preferred is a compound in which R ⁴ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms. R ⁵ is —CH═CH ₂ , —CH═CH—CH ₃ , —CH ₂ —CH ₂ —CH═CH ₂ , —CH ₂ —CH ₂ —CH═CH—CH ₃ , —CH═CH— CH ₂ -CH _3, a compound represented by _{_{-CH = CH-CH 2 -CH 2}} -CH 3.
The compound represented by the general formula (IV-a), (IV-b), (IV-c) or (IV-d) constituting the fourth component has a high NI transition temperature, a low viscosity, and elasticity. It is a compound having a relatively large constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) and a wide d / p margin. By adding this fourth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the NI transition temperature of the liquid crystal composition is increased, and the temperature dependence of the threshold voltage can be reduced. In addition, the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) of the liquid crystal composition can be increased to widen the d / p margin. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition having a particularly high NI transition temperature in the present invention. Preferred compounds represented by the general formula (IV-a), (IV-b), (IV-c) or (IV-d) of the present invention are those in which R ⁶ is CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH. ═CH— or CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁷ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁸ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R ⁹ is a compound represented by -O-CH _₂ -CH = CH ₂ or _{-O-CH 2 -CH = CH-} CH 3, R 10 is _{_{CH 2 = CH-, CH 3 -CH}} = CH-, CH 2 ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ¹¹ is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R ¹² is 1 to 1 carbon atoms. 7 is a compound in which R ¹³ is an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms.
The compound represented by the general formula (V) constituting the fifth component is a compound having a high NI transition temperature and a small threshold voltage temperature dependency. By adding this fifth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the NI transition temperature of the liquid crystal composition is increased, and the temperature dependence of the threshold voltage can be reduced. These compounds play an important role in providing a liquid crystal composition that realizes a uniform display screen without display unevenness in the present invention. Preferred compounds represented by the general formula (V) of the present invention are those in which R ¹⁴ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, wherein X is a single bond or —COO—.
The compound represented by the general formula (VI) constituting the sixth component is a compound having a relatively large positive dielectric anisotropy and a wide d / p margin. By adding this sixth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the d / p margin of the liquid crystal composition can be widened. These compounds play an important role in improving the yield of panel production in the present invention. A preferable compound represented by the general formula (VI) of the present invention is a compound in which R ¹⁵ is represented by an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms, and particularly preferable compounds are those in which R ¹⁵ is CH ₃ OCH ₂ —, It is a compound represented by CH ₃ OC ₂ H ₄ —, CH ₃ OC ₃ H ₆ —, CH ₃ OC ₄ H ₈ — or CH ₃ OC ₅ H ₁₀ —.
The compound represented by the general formula (VII) constituting the seventh component is a compound having a relatively low viscosity and a large Δn. By adding this seventh component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, Δn of the liquid crystal composition can be arbitrarily adjusted, and the viscosity can be lowered. A preferable compound represented by the general formula (VII) of the present invention is a compound in which R ¹⁶ and R ¹⁷ are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
The compound represented by the general formula (VIII) constituting the eighth component is a compound having a high NI transition temperature and a relatively large elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ). By adding this eighth component to another liquid crystal compound or liquid crystal composition, the NI transition temperature of the liquid crystal composition can be increased, and the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) can be increased. it can. Preferred compounds represented by the general formula (VIII) of the present invention are those in which R ¹⁸ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH. _2- CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH ₂ —, a compound in which R ¹⁹ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
The mixing ratio of the compound represented by formula (Ia) or (Ib) as the first component in the liquid crystal composition of the present invention is preferably 1 to 15% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 1% by weight, the temperature dependency of the threshold voltage, which is the subject of the present invention, cannot be reduced, and the voltage holding ratio cannot be lowered. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 15% by weight, the liquid crystal composition obtained is not preferable because the viscosity becomes high.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (II) of the second component is preferably 8 to 40% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 8% by weight, the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ), which is the subject of the present invention, cannot be increased. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 40% by weight, the viscosity of the obtained liquid crystal composition becomes undesirably high.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (III) of the third component is preferably 10 to 30% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 10% by weight, the viscosity, which is the subject of the present invention, cannot be lowered, and the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) cannot be increased. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 30% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably high.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (IV-a), (IV-b), (IV-c) or (IV-d) of the fourth component is 10 to 10% based on the total weight of the liquid crystal composition. 45% is preferred. If the mixing ratio is less than 10% by weight, the NI transition temperature, which is the subject of the present invention, cannot be increased, and the value of the elastic constant ratio (K ₃₃ / K ₁₁ ) cannot be increased. On the other hand, if it exceeds 45% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably high.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (V) of the fifth component is preferably 5 to 25% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 5% by weight, the temperature dependency of the threshold voltage, which is an object of the present invention, cannot be reduced. On the other hand, if it exceeds 25% by weight, the viscosity of the obtained liquid crystal composition is undesirably increased.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (VI) of the sixth component is preferably 1 to 10% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 1% by weight, the d / p margin which is the subject of the present invention cannot be widened. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the viscosity of the obtained liquid crystal composition is undesirably increased.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (VII) of the seventh component is preferably 1 to 15% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. If the mixing ratio is less than 1% by weight, the viscosity which is the subject of the present invention cannot be lowered. On the other hand, if it exceeds 15% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably high.
The mixing ratio of the compound represented by the general formula (VIII) of the eighth component is preferably 1 to 10% with respect to the total weight of the liquid crystal composition. When the mixing ratio is less than 1% by weight, the NI transition temperature, which is the subject of the present invention, cannot be increased. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the threshold voltage of the liquid crystal composition obtained is undesirably high.
In the liquid crystal composition of the present invention, the general formula (I−) described above is used for the purpose of adjusting the threshold voltage, nematic phase temperature range, Δn, viscosity and the like of the liquid crystal composition obtained according to the purpose of the liquid crystal display element used. A compound other than the compounds represented by a) to (VIII) can be contained in an appropriate amount within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of such compounds include the following compounds.

[In the above formula, R ²⁰ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R ²¹ or R ²² is independently an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and R ²³ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Group, R ²⁴ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group, and R ²⁵ or R ²⁶ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ]
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the compositions in these examples are all expressed in weight percent. The abbreviations have the following meanings.

Example 1
As the first component [formula (Ia)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-c)]

As the fifth component [Formula (V)]

As other compounds

As other compounds

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 82.3 ° C
η 23.6 mPa · s
Vth 2.00V
Δn 0.140
γ 1.033
And the following parameters:
Twist angle 240 °
Tilt angle 4 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.5
d × Δn 0.84
The STN display device having a response time of 385 msec. Further, the voltage holding ratio was 75%, no display defect was observed, and no burn-in phenomenon was observed.
Example 2
As the first component [formula (Ia)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-d)]

As the fifth component [Formula (V)]

As the fifth component [Formula (V)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 84.9 ° C
η 18.3mPa · s
Vth 2.00V
Δn 0.139
γ 1.042
And the following parameters:
Twist angle 240 °
Tilt angle 4 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.5
d × Δn 0.83
The STN display device having a response time of 290 msec. Further, the voltage holding ratio was 65%, no display defect was observed, and no burn-in phenomenon was observed.
Example 3
As the first component [formula (Ib)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-c)]

As the fourth component [formula (IV-d)]

As the sixth component [formula (VI)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 75.2 ° C
η 19.3 mPa · s
Vth 2.02V
Δn 0.136
γ 1.043
And the following parameters:
Twist angle 240 °
Tilt angle 4 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.5
d × Δn 0.82
The STN display device having a response time of 247 msec. Further, the voltage holding ratio was 70%, no display defect and no burning phenomenon was observed.
Example 4
As the first component [formula (Ia)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-c)]

As the fourth component [formula (IV-d)]

As the eighth component [Formula (VIII)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 85.2 ° C
η 18.7mPa · s
Vth 2.09V
Δn 0.137
γ 1.045
And the following parameters:
Twist angle 240 °
Tilt angle 4 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.5
d × Δn 0.82
The STN display device having a response time of 320 msec. Further, the voltage holding ratio was 75%, no display defect was observed, and no burn-in phenomenon was observed.
Example 5
As the first component [formula (Ia)]

As the first component [formula (Ib)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-d)]

As the fifth component [Formula (V)]

As the fifth component [Formula (V)]

As the sixth component [formula (VI)]

As the seventh component [Formula (VII)]

As the eighth component [Formula (VIII)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 100.5 ° C
η 18.7mPa · s
Vth 2.22V
Δn 0.133
γ 1.045
And the following parameters:
Twist angle 260 °
Tilt angle 6 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.55
d × Δn 0.8
The STN display device having a response time of 295 msec. Further, the voltage holding ratio was 68%, no display defect was observed, and no burn-in phenomenon was observed.
Example 6
As the first component [formula (Ia)]

As the first component [formula (Ib)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-c)]

As the fourth component [formula (IV-d)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 85.4 ° C
η 18.5mPa · s
Vth 1.99V
Δn 0.136
γ 1.047
And the following parameters:
Twist angle 240 °
Tilt angle 4 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.5
d × Δn 0.82
The STN display device having a response time of 258 msec. Further, the voltage holding ratio was 65%, no display defect was observed, and no burn-in phenomenon was observed.
Example 7
As the first component [formula (Ia)]

As the first component [formula (Ib)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-b)]

As the fourth component [formula (IV-c)]

As the seventh component [Formula (VII)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 100.3 ° C
η 17.1 mPa · s
Vth 2.30V
Δn 0.134
γ 1.047
And the following parameters:
Twist angle 240 °
Tilt angle 4 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.5
d × Δn 0.82
The STN display device having a response time of 288 msec. Further, the voltage holding ratio was 65%, no display defect was observed, and no burn-in phenomenon was observed.
Example 8
As the first component [formula (Ia)]

As the first component [formula (Ib)]

As the second component [formula (II)]

As the third component [formula (III)]

As the fourth component [formula (IV-a)]

As the fourth component [formula (IV-b)]

As the fourth component [formula (IV-c)]

As the fourth component [formula (IV-d)]

As the seventh component [Formula (VII)]

As other compounds

The liquid crystal composition comprising:
NI 103.8 ° C
η 18.2 mPa · s
Vth 2.35V
Δn 0.136
γ 1.042
And the following parameters:
Twist angle 260 °
Tilt angle 6 °
d / p (cell thickness / pitch) 0.55
d × Δn 0.82
The STN display device having a response time of 277 msec. Further, the voltage holding ratio was 63%, no display defect and no burning phenomenon was observed.
Industrial Applicability According to the present invention, a liquid crystal composition having a steep electro-optical characteristic and a low viscosity can be obtained, and thus has a high-contrast, high-speed response, uniform display screen with no display unevenness, and a production yield. It has become possible to provide a high STN liquid crystal display element.

Claims

General formulas (Ia) and (Ib) as the first component

(In the formula, R ¹ and R ² represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
1 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by:
General formula (II) as the second component

(In the formula, R ³ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
8 to 40% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by:
General formula (III) as the third component

(In the formula, R ⁴ represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and R ⁵ represents an alkenyl group or alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms.)
10 to 30% by weight of at least one compound selected from the group consisting of the compounds represented by formulas (IV), (IV-a), (IV-b), (IV-c) and (IV) as the fourth component -D)

(In the formula, R ⁶ represents an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R ⁷ represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.)

(In the formula, R ⁸ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R ⁹ represents an alkenyl group or alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms.)

(In the formula, R ¹⁰ represents an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R ¹¹ represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.)

(In the formula, R ¹² represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R ¹³ represents an alkoxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
10 to 45% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by:
A liquid crystal composition comprising:

General formula (V) as the fifth component

(In the formula, R ¹⁴ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and X represents a single bond or —COO—.)
The liquid crystal composition according to claim 1, further comprising 5 to 25% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by:

General formula (VI) as the sixth component

(In the formula, R ¹⁵ represents an alkoxyalkyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
The liquid crystal composition according to claim 1 or 2, further comprising 1 to 10% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by formula (1).

General formula (VII) as the seventh component

(In the formula, R ¹⁶ and R ¹⁷ each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.)
The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 3, further comprising 1 to 15% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by:

General formula (VIII) as the eighth component

(In the formula, R ¹⁸ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R ¹⁹ represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)
The liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 4, further comprising 1 to 10% by weight of at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by:

In the general formula (I-a), R ¹ is a compound represented by the alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (Ib), R ² is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In formula (II), R ³ is an alkyl group having 1 to 7 carbon _{_{atoms, CH 2 = CH-, CH 3}} -CH = CH-, CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -, CH 3 -CH 2 a compound represented by, - -CH ₂ -CH = CH- or _{_{CH 3 -CH = CH-CH 2}} -CH 2
In the general formula (III), R ⁴ is an alkyl group or alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, R ⁵ is —CH═CH ₂ , —CH═CH—CH ₃ , —CH ₂ —CH ₂ —CH═CH _2. _{_{, -CH 2 -CH 2 -CH = CH}} -CH 3, -CH = CH-CH 2 -CH 3, -CH = CH-CH 2 -CH 2 -CH 3, -O-CH 2 -CH = CH 2 Or a compound represented by —O—CH ₂ —CH═CH—CH ₃ ,
In the general formula (IV-a), R ⁶ is CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH— or CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ —, R ⁷ is an alkyl group having 1 to ⁷ carbon atoms. A compound represented by
In the general formula (IV-b), R ⁸ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R ⁹ is represented by —O—CH ₂ —CH═CH ₂ or —O—CH ₂ —CH═CH—CH _3. A compound,
In the general formula (IV-c), R ¹⁰ represents CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═CH—CH ₂ —CH _2. -, R ¹¹ is a compound represented by the alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In general formula (IV-d), R ¹² is a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R ¹³ is an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms,
In the general formula (V), R ¹⁴ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. CH—CH ₂ —CH ₂ —, X is a compound represented by a single bond or —COO—,
In the general formula (VI), R ¹⁵ is a compound represented by an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms,
In the general formula (VII), R ¹⁶ and R ¹⁷ are each independently a compound represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
In the general formula (VIII), R ¹⁸ is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, CH ₂ ═CH—, CH ₃ —CH═CH—, CH ₂ ═CH—CH ₂ —CH ₂ — or CH ₃ —CH═. 6. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein CH—CH ₂ —CH ₂ — and R ¹⁹ are compounds represented by an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.

A liquid crystal display element using the liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 6.